DE2916892A1 - ELECTROMAGNETIC COUPLING - Google Patents

Description

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NACHGEREICHTSUBMITTED

R. 5436R. 5436

28.3.1979 Sa/Sm28.3.1979 Sat / Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Elektromagnetische Kupplung Stand der TechnikElectromagnetic clutch State of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektromagnetischen Kupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Magnetkupplung bekannt, bei der die Ringkammer für die Magnetspule im wesentlichen durch eine Nut gebildet ist, welche zu einer Stirnfläche der einen Kupplungshälfte hin offen ist. Die zweite Kupplungshälfte ist als Scheibe ausgebildet, welche die mit der Magnetspule ausgestattete Ringnut abdeckt. Die Trennebene liegt bei der bekannten Magnetkupplung, also in Richtung der Ringkammerachse gemessen, an der einen Kammerwand, wodurch der Streufluß im Bereich der Trennebene relativ groß ist und daher bei der Auslegung der Magnetkupplung in Rechnung gestellt werden muß. Dadurch baut die Kupplung größer als dies vom Gesamtfluß her erforderlich wäre.The invention is based on an electromagnetic clutch according to the preamble of the main claim. It is such a magnetic coupling is already known in which the annular chamber for the magnetic coil is essentially through a groove is formed which is open to an end face of one coupling half. The second coupling half is designed as a disc, which with the Solenoid equipped ring groove covers. In the known magnetic coupling, the parting plane lies in the direction measured along the axis of the annular chamber, on one chamber wall, whereby the leakage flux in the area of the parting plane is relative is large and must therefore be taken into account when designing the magnetic coupling. This builds the clutch larger than would be required from the total flow.

..12..12

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- 2 - R. 5^36- 2 - R. 5 ^ 36

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Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Kupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Streufluß erheblich verringert wird, so daß die Magnetkupplung entscheidend kompakter baut. Dadurch kann die Magnetkupplung auch dort eingesetzt werden, wo dies seither aus Raumgründen nicht möglich gewesen ist. Ein anderer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei einem vorgegebenen Raum für die Kupplung ein größeres Moment übertragen werden kann als mit der bekannten Kupplung,The electromagnetic clutch according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the leakage flux is considerable is reduced, so that the magnetic coupling is decidedly more compact. This allows the magnetic coupling can also be used where this has not been possible since then for reasons of space. Another advantage can be seen in the fact that a larger torque is transmitted for a given space for the clutch can than with the well-known coupling,

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig"ur 1 einen Stellantrieb mit einer elektromagnetischen Kupplung in Ansicht, wobei ein das Gehäuse des Stellantriebs abdeckender Deckel entfernt ist; Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1 und Figur 3 ein Diagramm, welches die von der Kupplung übertragbare Kraft in Abhängigkeit von der Lage der Trennebene und der Fovvci des Querschnitts der Spulenkammer bzw. der Querschnitt form der Kupplung zeigt.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a view of an actuator with an electromagnetic clutch, with a cover covering the housing of the actuator being removed; FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 and FIG transmittable force as a function of the position of the parting plane and the Fovvci of the cross-section of the coil chamber or the cross-sectional shape of the coupling shows.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Ein in Figur 1 dargestellter Stellantrieb 10 weist einen Elektromotor 12 auf, dessen Abtriebswelle I¹J mit einer Getriebeschnecke 16 versehen ist, welche mit einem in Figur 2 sichtbaren Schneckenrad 18 kämmt. Das Schneckenrad 18 ist auf einem Lagerzapfen 20 freiAn actuator 10 shown in FIG. 1 has an electric motor 12, the output shaft I ¹ J of which is provided with a worm gear 16 which meshes with a worm wheel 18 visible in FIG. The worm wheel 18 is free on a journal 20

../3 030045/0282 ../3 030045/0282

- 3 - R. ^5U36 - 3 - R. ^5U36

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drehbar, der einstückig mit einem Gehäuse 22 verbunden ist, welches alle Teile des Stellantriebs 10 umgibt. Ein zu dem Gehäuse gehörender Deckel ist nicht dargestellt. Wie Weiter Figur 2 zeigt, ist auf der von dem Gehäuseboden 24 abgewandten Seite des Schneckenrads eine elektromagnetische Kupplung 26 angeordnet, welche im wesentlichen aus zwei gleich ausgebildeten ringförmigen Schalen 28 und 30 aus ferromagnetischem Material und einer Magnetspule 32 besteht. Die beiden ringförmigen Schalen 28 und 30 sind im Querschnitt trogförmig und so zueinander angeordnet, daß die Trogränder 38 und 40 einander zugewandt sind. Die beiden ringförmigen Schalen 28 und 30 bilden die beiden Hälften der Kupplung und schließen eine Ringkammer 34 ein, in welcher die Magnetspule 32 liegt. Durch die identische Ausbildung der beiden Kupplungshälften 28 und 30 ergibt sich eine Trennebene J>6 zwischen den beider Kupplungshälften 28 und 30, welche in Richtung der Ringkammerachse gemessen im Mittelbereich der Kammer 34 liegt. Die Auslegung der elektromagnetischen Kupplung 26 ist so getroffen, daß bei erregter Magnetspule 32 die Trogränder 38 bzw. 40 der Kupplungshälften 28 und 30 aneinander anliegen. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn wenigstens die äußeren Trogränder 40 eine Oberflächenstruktur aufweisen. Wie weiter aus Figur 2 ersichtlich ist, bilden die beiden aneinander anliegenden Kupplungshälften 28 und 30 zusammen einen Torus und die von den Kupplungshälften umschlossene Ringkammer 34 hat einen der Kreisform angenäherten Querschnitt.rotatable, which is integrally connected to a housing 22 which surrounds all parts of the actuator 10. A cover belonging to the housing is not shown. As FIG. 2 further shows, on the side of the worm wheel facing away from the housing base 24, an electromagnetic clutch 26 is arranged, which essentially consists of two identically designed annular shells 28 and 30 made of ferromagnetic material and a magnetic coil 32. The two annular shells 28 and 30 are trough-shaped in cross section and are arranged in relation to one another in such a way that the trough edges 38 and 40 face one another. The two annular shells 28 and 30 form the two halves of the coupling and enclose an annular chamber 34 in which the magnetic coil 32 is located. The identical design of the two coupling halves 28 and 30 results in a separation plane J> 6 between the two coupling halves 28 and 30, which, measured in the direction of the annular chamber axis, lies in the central region of the chamber 34. The design of the electromagnetic clutch 26 is such that when the magnet coil 32 is excited, the trough edges 38 and 40 of the clutch halves 28 and 30 rest against one another. It can be advantageous if at least the outer trough edges 40 have a surface structure. As can also be seen from FIG. 2, the two mutually adjacent coupling halves 28 and 30 together form a torus and the annular chamber 34 enclosed by the coupling halves has a cross-section approximating the circular shape.

Die Kupplungshälfte 28 ist mit dem Schneckenrad 18 drehfest verbunden. Auf der von dem Schneckenrad 18 abgewandten Seite der anderen Kupplungshälfte 30 ist eine Scheibe 33 angeordnet, welche drehfest mit der The coupling half 28 is connected to the worm wheel 18 in a rotationally fixed manner. On the side facing away from the worm wheel 18 of the other coupling half 30, a disk 33 is arranged, which rotatably with the

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-H- R. 51*36-H- R. 51 * 36

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Kupplungshälfte 30 verbunden ist. Der Lagerzaofen 20 ist mit einem Montagekanal HH versehen, in welchem die elektrische Zuleitung Π6 für die Magnetspule 32 angeordnet ist. Auf der von der Kupplung 26 abgewandten Seite der Scheibe H2 ragt aus dieser ein Bolzen H8, welcher zwischen Gabelzinken 50 einer Betätigungsstange 52 liegt. Ferner ist die Scheibe 33 mit einer Schaltkurve 5^ versehen, welche auf einen Schalter 56 einwirkt.Coupling half 30 is connected. The warehouse fence 20 is provided with a mounting channel HH in which the electrical supply line Π6 for the magnetic coil 32 is arranged is. On the side of the disk H2 facing away from the coupling 26, a bolt H8 protrudes therefrom, which lies between fork prongs 50 of an actuating rod 52. Furthermore, the disc 33 is with a Switching curve 5 ^ provided, which on a switch 56 acts.

Im Betrieb arbeitet das Stellaggregat 10 wie folgt: Wenn der Elektromotor 12 eingeschaltet ist, wird über das Schneckengetriebe 16, 18 und die ebenfalls eingeschaltete elektromagnetische Kupplung 26 sowie über den in einem zwischen den Gabelzinken 50 vorhandenen Schlitz 58 gleitenden Eolzen H8 die Betätigungsstange 52 je nach Drehrichtung des Motors in einer Richtung des Doppelpfeils 60 verschoben; Beim Ausführungsbeispiel muß, wie ersichtlich, das Schneckenrad l8 und die mit der Kupplung 26 verbundene Scheibe ^2 zunächst in Richtung des Pfeils 62 gedreht werden, wodurch die Betätigungsstange 12 um ein bestimmtes Maß in das Gehäuse 22 gezogen wird.In operation, the actuating assembly 10 works as follows: When the electric motor 12 is switched on, the actuating rod 52 is activated via the worm gear 16, 18 and the electromagnetic clutch 26, which is also switched on, as well as via the Eolzen H8 sliding in a slot 58 between the fork prongs 50, depending on Direction of rotation of the motor shifted in a direction of double arrow 60; In the exemplary embodiment, as can be seen, the worm wheel 18 and the disk ^ 2 connected to the clutch 26 must first be rotated in the direction of the arrow 62, as a result of which the actuating rod 12 is drawn into the housing 22 by a certain amount.

Im vorliegenden Fall dürfte die Drehbewegung der Scheibe '12 etwa 45° betragen. Um diese Schwenkbewegung auffangen zu können, ist die elektrische Zuleitung 46 für die Magnetspule 32 entsprechend gedrillt. Durch die Betätigungsstange 52 wird die Stellbewegung beispielsweise auf den Schließmechanismus einer Tür eines Kraftfahrzeuges übertragen. Durch den Schalter 56 kann beispielsweise der Arbeitsstromkreis des Elektromotors 12 so beeinflußt werden, daß in jeder Endstellung des Bolzens H8 der Arbeitsstromkreis des Elektromotors 12 entsprechend derIn the present case, the rotary movement of the disk '12 should be approximately 45 °. To catch this pivoting movement To be able to, the electrical lead 46 for the solenoid 32 is twisted accordingly. Through the operating rod 52 is the actuating movement, for example, on the locking mechanism of a door of a motor vehicle transfer. For example, the working circuit of the electric motor 12 can be influenced in this way by the switch 56 be that in each end position of the bolt H8, the working circuit of the electric motor 12 according to the

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- 5 - R. 5»» 36- 5 - row 5 »» 36

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erforderlichen Drehrichtung vorbereitet ist. Es ist jedoch aber auch denkbar, über den Schalter 56 weitere Stellantriebe zu beeinflussen.required direction of rotation is prepared. However, it is also conceivable to switch 56 more To influence actuators.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Diagramm ist an der Ordinate das mit der Kupplung übertragbare Moment N und an der Abszisse d^;.e Durchflutung (Q) aufgetragen. Die durchgezogene Kurve 80 gehört zu einer elektromagnetischen Kupplung, deren Ausgestaltung 82 dem Stand der Technik entspricht, wo die Tennebene zwischen der einen Kupplungshälfte und der anderen Kupplungshälfte an der einen Klammerwand liegt. Bei der mit 86 bezeichneten Ausgestaltung einer anderen Kupplungshälfte liegt die Trennebene zwischen den beiden Hälften im Mittelbereich der Ringkammer. Der Ausgestaltung 86 ist die gestrichelt dargestellte Kurve 88 zugeordnet. Auch bei der dritten Ausgestaltung 92 einer elektromagnetischen Kupplung ist die Trennebene zwischen den beiden" Kupplungshälften im Mittelbereich der Ringkammer angeordnet. Weiter hat der von den beiden Kupplungshälften eingeschlossene Ringraum einen kreisförmigen Querschnitt. Dieser Ausgestaltung der Kupplung ist die strichpunktierte Kurve 9'' zugeordnet. Wie das Diagramm zeigt, läuft die Kurve 80 relativ flach, während die beiden Kurven 88 und 9^ relativ steil und bis zu einem gewissen Punkt im wesentlichen parallel ansteigen. Von diesem Punkt ab steigt lediglich noch die Kurve 9** weiter an. Daraus ist ersichtlich, daß mit einer elektromagnetischen Kupplung, bei der die Trennebene zwischen den beiden Kupplungshälften im Mittelbereich der Ringkammer liegt, ein erheblich höheres Drehmoment übertragen werden kann, als dies bei einerIn the diagram shown in FIG. 3, the torque N which can be transmitted by the clutch is on the ordinate and d on the abscissa ^; .e flow rate (Q) applied. The solid curve 80 belongs to an electromagnetic clutch, the configuration 82 of which corresponds to the prior art, where the separating plane between the one clutch half and the other clutch half is on the one clamp wall. In the embodiment of another coupling half, denoted by 86, the parting plane between the two halves lies in the central region of the annular chamber. The curve 88 shown in dashed lines is assigned to the configuration 86. In the third embodiment 92 of an electromagnetic clutch, too, the parting plane between the two "coupling halves" is arranged in the central area of the annular chamber. Furthermore, the annular space enclosed by the two coupling halves has a circular cross-section. The dash-dotted curve 9 "is assigned to this embodiment of the coupling The diagram shows that the curve 80 is relatively flat, while the two curves 88 and 9 ^ rise relatively steeply and essentially parallel up to a certain point, from which point only curve 9 ** rises further that with an electromagnetic clutch, in which the parting plane between the two clutch halves is in the central region of the annular chamber, a considerably higher torque can be transmitted than with one

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bekannten elektromagnetischen Kupplung der Fall ist. Darüber hinaus wird noch eine weitere Verbesserung des
Wirkungsgrades einer solchen elektromagnetischen Kupplung erreicht, wenn der von den Kupplungshälften umschlossene Ringraum einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Verbesserung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Kupplung wird zum großen Teil auf eine erhebliche Verringerung des sogenannten Streuflusses zurückgeführt.known electromagnetic clutch is the case. In addition, another improvement is made to the
The efficiency of such an electromagnetic clutch is achieved when the annular space enclosed by the clutch halves has a circular cross-section. The improvement in the efficiency of the clutch according to the invention is largely attributed to a considerable reduction in the so-called leakage flux.

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Claims (4)

1IMACHQEREICHT 28.3.1979 Sa/Sm ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Ansprüche1IMACHQEREICHT 3/28/1979 Sa / Sm ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 claims 1. Elektromagnetische Kupplung, mit einer von den beiden magnetisch leitenden Kupplungshälften in einer Ringkammer umschlossenen Magnetspule, wobei die Trennebene zwischen den beiden Kupplungshälften quer zur Achse der Ringkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene (36) in Richtung der Ringkammerachse gemessen im Mittelbereich der Ringkammer liegt.1. Electromagnetic clutch, with one of the two magnetically conductive clutch halves in one Annular chamber enclosed magnetic coil, the parting plane is arranged between the two coupling halves transversely to the axis of the annular chamber, characterized in that that the parting plane (36) measured in the direction of the annular chamber axis in the central region of the annular chamber lies. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplungshälfte (28 bzw. 30) als ringförmiger Trog ausgebildet ist und daß bei erregter Magnetspule (32) die Trogränder (38 bzw. kO) aneinander anliegen.2. Coupling according to claim 1, characterized in that each coupling half (28 or 30) is designed as an annular trough and that when the magnet coil (32) is energized, the trough edges (38 or kO) bear against one another. 3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein vorzugsweise äußerer Trogrand eine Oberflächenstruktur aufweist.3. Coupling according to claim 2, characterized in that at least one preferably outer trough edge has a surface structure. 0300A5/02820300A5 / 0282 29Ί689229Ί6892 - 2 - R- 2 - R Sa /Gr.Sa / Gr. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden Kupplungshälfte (28 bzw. 30) umschlossene Ringkammer (3¹O für die Magnetspule (32) einen der Kreisform möglichst angenäherten Querschnitt aufweist.4. Coupling according to one of claims 2 or 3, characterized in that the annular chamber (3 ¹ O for the magnet coil (32) enclosed by the two coupling halves (28 or 30) has a cross-section which approximates the circular shape as closely as possible. 5· Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis '*, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften (23 bzw 30) gleich ausgebildet sind und zusammen einen Torus bilden. 5 · coupling according to one of claims 2 to '*, characterized in that the two coupling halves (23 or 30) are of identical design and together form a torus. 030045/0282030045/0282